Способ защиты от внутренних повреждений реактора статического тиристорного компенсатора реактивной мощности Советский патент 1986 года по МПК H02H7/22 H02H3/38 

to ю

со ;о

00 .Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам защиты реакторов, устанавливаемых в статических тиристорных компенсаторах (СТК) для регулирования реактивной мощности в сетях 35- 1150 кВ, от всех видов внутренних повреждений. Цель изобретения - повышение чувствительности защиты. Известно, что при внутреннем витковом повреждении реактора уменьшается его полное сопротивление. При этом индуктивная составляющая сопротивления уменьшается, а активная может существенно возрастать. Однако в схеме СТК при неизменном угле включения тиристорных ключей и замыкании небольшого числа витков реактора интегральное значение тока может не изменяться, так как увеличение амплитуды тока компенсируется уменьшением времени его проте кания. Последнее обусловлено уменьшением постоянной времени реактора. На фиг. 1 приведены эпюры, поясняющие существо известного способа; на фиг. 2 - напряжение и ток реактора СТК; на фиг. 3 - кривые токов и напряжений реактора при разных значениях угла реактора; на фиг. 4 - блок-схема для осуществления способа; на фиг. 5 и 6 - эпюры, поясняющие работу блок-схемы. На фиг. 1 t/-напряжение на СТК; /i и ia - токи соответственно исправного и поврежденного реакторов; а - угол включения тиристорного ключа СТК; t к t - время протекания тока соответственно исправного и поврежденного реакторов; I - площадь, соответствующая увеличению интеграла тока 12 за счет уменьшения полного сопротивления поврежденного реактора; II - площадь, соответствующая уменьшению длительности протекания тока в поврежденном реакторе. Сущность способа пояснена фиг. 2-6. Рассмотрим напряжение и ток реактора СТК, схема которого приведена на фиг. 2, где Q - выключатель; R - реактор и VT тиристорный ключ. Специальная управляющая схема формирует сигналы, при поступлении которых происходит включение тиристорного ключа VT. Начинается переходный процесс в цепи реактора R, причем в момент перехода тока через ноль тиристорный ключ выключается и остается запертым до поступления управляюпхего сигнала в следующем полупериоде. Полагая напряжение в сети ( Xsmco получаем соотношение для тока и напряжения на реакторе и г / . / фокл - (ОГт g-15ш()-5гп(вк.-фр) если|Ь,1 .,.().W) ,, СП)Q гроткл, о5Лл ) Up(i),если / 1 (2) ... 1 2.U) где п - номер рассматриваемого полусп) (, периода (,2,...); г|)вкл и фоткл - углы включения и отключения тиристорного ключа соответстственно в п-м полупериоде; фр - угол реактора; ZP - полное сопротивление реактора Тр - постоянная времени реактора (Р,-}Анализ соотношений (1) и (2) показывает следующее: время между моментом включения тиристора VT (появления тока) и моментом перехода напряжения на реакторе через ноль, составляющее первый временной интервал (л-iJ)Bo)/a), при данном угле включения а|звкл не зависит от значения угла реактора (); длительность второго временного интервала А/2 (TJ)OTM-л)/(о при данном угле включения уменьщается с уменьшением угла реактора, так как фоткл /(фр). На фиг. 3 приведены кривые токов и напряжений реактора при разных значениях ; построенные в соответствии с соотношениями (1) и (2), причем фр1, фр2, Фрз (нумерация токов /pi, /р2, 1рз, напряжений Upl, UpZ, Up3, углов отключения -фоткл;, lj)oTM2, а|)отклз и вторых временных интервалов А/2.1, .2, А/2.3 соответствует нумерации углов Фр1, фр2, фрз). Высокая чувствительность способа обусловлена тем, что момент достижения переходным током нулевого значения (момент выключения тиристорного ключа), а следовательно, и длительность второго временного интервала в значительной степени определяются значением постоянной времени реактора. Номинальный угол реакторов 500- 1150 кВ составляет 89,8-89,9, а постоянная времени (тр Яфо/«) - 1 -1,8 с. При этом разность длительностей первого и второго временных интервалов, вычисленная по соотношениям (1) и (2), составляет 20 мкс. Известно, что при внутренних повреждениях реактора, включая витковые замыкания, происходит увеличение активной слагающей его сопротивления, в результате чего угол реактора и его постоянная времени

уменьшаются. Например, при уменьшении угла реактора всего на 1°, что соответствует замыканию 1-2 витков обмотки, постоянная времени реактора уменьшается в 7-10 раз, что дает разность длительностей первого и второго временных интервалов более 190 мкс.

Таким образом, превышение длительности первого временного интервала над вторым на заданное время является надежным признаком внутреннего повреждения реактора, обеспечиваюш.им высокую чувствительность заш.иты.

Предлагаемый способ может быть достаточно просто реализован на известных функциональных элементах, например, в соответствии с упрош.енной блок-схемой, приведенной на фиг. 4. Работа блок-схемы поясняется эпюрами на фиг. 5 и 6 в нормальном режиме с исправным реактором и в режиме внутреннего повреждения реактора.

Блок-схема (фиг. 4) состоит из датчика 1 напряжения на реакторе, формирователя 2 прямоугольного напряжения, блока 3 сравнения длительностей прямоугольных сигналов разной полярности, ключа 4 с рабочим входом, соединенным с выходом блока 3 сравнения и с управляюшим входом формирователя 5 управляющих сигналов для управления ключом 4, а также порогового выходного органа (блока) 6.

Нумерация эпюр на фиг. 5 и 6 соответствует нумерации блоков на фиг. 4.

Блок 2 формирует из напряжения на реакторе прямоугольные сигналы стандартной амплитуды. Блок 3 сравнения формирует напряжение, пропорциональное разности длительностей прямоугольных импульсов разного знака, например, путем их интегрирования. Ключ 4 находится в открытом состоянии и обеспечивает прохождение сигнала, поступаюш,его на его рабочий вход от блока 3 при наличии на управляющем входе разрешающего сигнала. Блок 5 формирует разрешающий сигнал при выключении тиристорного ключа в цепи зашиш.аемого реактора (в бестоковых паузах, когда /,,0). Выходной блок 6 срабатывает и подает команду на отключение реактора, если выходной сигнал блока 3 сравнения в бестоковую паузу цепи реактора превышает заданный уровень (уставку).

В нормальном режиме (фиг. 5) длительность первого А/1 и второго временных интервалов практически одинаковы, ввиду чего напряжение на выходе блока 3 сравнения к моменту выключения тиргисторного ключа близко к нулю и срабатывания выходного блока не происходит.

При возникновении в реакторе внутреннего повреждения (фиг. 6) длительность первого временного интервала АЛ больше длительности второго временного интервала ()- Если к моменту выключения тиристорного ключа напряжение на выходе блока 3 сравнения превышает уставку выходного блока 6, то последний срабатывает и выдает команду на отключение реактора.

Использование предлагаемого способа 0 позволяет повысить чувствительность зашиты реактора СТК от внутренних повреждений.

Формула изобретения

Способ зашиты от внутренних повреждений реактора статического тиристорного компенсатора реактивной мощности, заключающийся в измерении параметров контролируемого сигнала в интервале времени открытого тиристорного ключа, сравнении их с уставкой и отключении реактора при несоответствии измеренного сигнала с заданным, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности защиты, в каждом полупериоде промышленной частоты измеряют первый временной интервал от момента включения тиристора в цепи защищаемого реактора до момента перехода напряжения на реакторе через ноль, затем измеряют второй временной интервал от конца первого временного интервала до момента включения упомянутого тиристора и отключают реактор, если разность длительностей первого и второго временных интерва.тов превышает заданное значение.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам защиты реакторов, устанавливаемых в статических тиристорных компенсаторах (СТК) для регулирования реактивной мощности в сетях 35-1150 кВ от всех видов внутренних повреждений. Целью изобретения является повыщение чувствительности защиты. Указанная цель достигается тем, что в каждом полупериоде промыщленной частоты в блоке 3 измеряют первый временной интервал от момента включения тиристора в цепи защищаемого реактора до момента перехода напряжения на реакторе через ноль, затем в блоке 5 измеряют второй временной интервал от конца первого временного интервала до момента выключения упомянутого с « тиристора и при срабатывании блока 6 отключают реактор, если разность длительнос(Л тей первого и второго временного интервалов превыщает заданное значение. 6 ил.

- //„ IP ..

бнл.

ti

отнл. 3

Уотнл. 2

VomXA 1

П П П

Устаёка 5

.tr

т

, стаднаб J.

JL

t

Фиг. 6